복잡한 제어시스템의 고장 수리 사례

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이 게시물은 마지막으로 yunrun에 의해 2016-2-27 21:22에 수정되었습니다. 여러 개의 파라미터가 있으며, 두 개 이상의 센서, 두 개 이상의 컨트롤러, 혹은 두 개 이상의 조절 밸브가 결합하여 다중 회로로 구성된 자동 제어 시스템을 복잡한 제어 시스템이라고 합니다.물론, 이러한 시스템의 분석, 설계, 파라미터 설정 및 운영도 단순 제어 시스템에 비해 상당히 복잡합니다.현재 자주 사용되는 복잡한 제어 시스템에는 계단식 제어, 균일 제어, 비율 제어, 선제어, 선택 제어, 분단계 제어 등이 있습니다.창휘 계측기 엔지니어가 정리한 이러한 고장 수리 사례들을 통해 복잡한 제어 시스템의 고장 수리 방법과 접근법을 알아보시기 바랍니다. 1. 계단식 제어 시스템의 수리 사례: 계단식 제어 시스템에는 두 개의 폐루프가 있습니다.주제어기와 보조제어기가 직렬로 연결되어 있으며, 주제어기(단일 회로 PID 조절기)의 출력이 보조제어기(외부 주파수 설정 조절기)의 설정값으로 사용됩니다. 시스템은 보조제어기의 출력을 통해 제어밸브를 조작함으로써 주변수의 일정한 값을 유지합니다. 그림 1.따라서 계단식 제어 시스템에서는: 주 회로는 정밀 제어 시스템이며, 부 회로는 추종 시스템입니다. http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718375215.jpg 고장 사례 분석: ① 특정 석유화학 설비의 유량 및 액위를 제어하는 계층형 제어 시스템(액위가 주 제어 변수이고 유량이 보조 제어 변수로, DCS 시스템을 사용함)에서 제어 성능이 불량했습니다. 고장 원인 검사 및 분석: 고장의 원인은 다음과 같습니다: 제어기의 제어 파라미터 설정이 부적절함, 제어 대상이 정상적인 작동 상태에 있지 않음, 제어 대상의 반응 지연이 심함, 조절 밸브의 조절이 비선형적임.제어기의 제어 파라미터를 재조정하고, 조절 밸브를 다시 검증하며, 지연 시간을 점검합니다. 장애 처리: 종합적인 조정 테스트를 거친 결과, 액위 제어의 지연 시간이 너무 길어 계단식 조정을 수행할 수 없는 것으로 나타났습니다. ②부탄올 공정의 LIC_0406과 FIC_0411은 계단식 제어 시스템으로, 400A 반응기에서의 물질 추출을 제어합니다. 이 제어 시스템의 보조 루프는 자동 모드로 작동할 수 있지만, 계단식 제어 모드로는 작동시킬 수 없습니다. 계단식 제어 모드로 전환하면 변동이 매우 심해집니다. 결함 점검 및 분석 결과, 계단식 제어의 PID 파라미터 설정이 적절하지 않았으며, 공정의 실제 상황에 맞게 파라미터를 조정해야 했기 때문에 계단식 제어 모드를 사용할 수 없었습니다. 장애 처리: 설정된 PID 파라미터를 재조정한 후에야 순차 제어를 가동합니다. ③일련의 계층형 제어 시스템에서 주 제어기는 증기 압력 제어기이며, 그 출력은 정상적입니다. 이 출력과 압력 파이프라인의 유량 신호는 미분 가산기를 거쳐 유량 보조 제어기의 외부 설정값으로 전달됩니다.외부 주파수가 갑자기 하락하는 것이 확인되었지만, 메인 컨트롤러의 출력은 정상입니다. 결함 점검 및 분석: 이 시스템에서는 메인 컨트롤러의 출력과 서브 컨트롤러의 외부 주파수 신호를 더하기 위해 피드포워드 기능을 가진 미분 가산기를 사용하여 그 결과값을 서브 컨트롤러의 외부 주파수로 사용합니다.점검 결과, 고장의 원인은 미분 가산기의 퓨즈 접촉 불량으로 인한 정전이었으며, 이로 인해 출력이 0이 되어 보조 컨트롤러의 외부 설정값이 하락했습니다. 장애 처리: 퓨즈를 교체하여 접촉이 원활해지면 장애가 해결됩니다. ④일액위일유량 계단식 제어 시스템에서는 계단식 조절로 인해 변동폭이 크어 제어 목표를 달성할 수 없습니다. 고장 점검 및 분석: 고장 원인은 보조 제어기의 제어 파라미터 설정이 부적절하여 보조 제어기의 적분 작용이 지나치게 강해져 회로를 제어하기 어렵게 된 것으로 판단됩니다.계단식 제어 시스템은 주요 파라미터에 대한 요구 사항이 매우 높으며, 오차가 허용되지 않습니다. 주 제어기로는 일반적으로 비례적분 제어 방식이 사용됩니다. 만약 제어 대상의 지연이 심할 경우, 적절한 미분 작용을 도입할 수 있습니다.하지만 보조 파라미터에 대한 요구사항은 엄격하지 않습니다. 보조 파라미터는 주 제어기의 출력 변화에 따라 함께 변하기 때문에, 일반적으로 비례 제어 방식을 사용하면 충분하며, 필요한 경우에만 적분 작용을 도입합니다. 장애 처리: 부파라미터를 재설정합니다. 2. 비율 제어 시스템의 수리 사례
합성가스가 기화로에서 처리되는 과정에서, 휘발유와의 비율이 낮은 설정값인 10%일 때에만 로의 온도가 정상적으로 유지되고 가스의 품질도 양호했습니다. 결함 점검 및 분석 결과, 기화로에서의 타르 분해 과정에서 증기의 양은 비율 제어 시스템(증기/휘발유 비율)에 의해 조절됩니다. 휘발유와의 비율이 낮아지면 증기의 양도 줄어들어야 하지만, 로의 온도는 여전히 정상적이었으며 가스의 품질도 양호했습니다. 이는 실제로 증기의 양이 줄어들지 않았다는 것을 의미합니다.먼저 회로 신호가 정상인지 확인했으며, 측정 결과 신호 전송에 문제가 없었습니다. 또한 1차 차압 변환기도 점검한 결과 이상이 없었습니다.또한 증기화로로 들어갈 수 있는 증기 파이프라인의 밸브를 점검한 결과, 정지 시 사용되는 비상 증기 차단밸브가 열려 있는 상태였으며, 증기는 이곳을 통해 증기화로로 들어가는 것으로 확인되었습니다. 장애 처리: 사고 증기 수동 밸브를 닫으면 가솔린 비율이 점차 정상으로 돌아옵니다.그런 다음 차단 밸브를 점검한 결과, 솔레노이드 밸브의 공기 루트가 막혀서 잘못된 위치로 작동하고 있었습니다. 솔레노이드 밸브를 교체한 후에는 모든 것이 정상으로 돌아왔습니다. 3. 균일 제어 시스템의 수리 사례: 특정 계단식 균일 제어 시스템의 경우, 그림 2에서 볼 수 있듯이 시스템을 가동할 때 주요 파라미터인 액위는 일정한 값으로 유지되는 반면, 보조 파라미터들은 크게 변동하여 후속 공정에 상당한 방해를 주었습니다. http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718383430.jpg 그림 2: 계단식 균일 제어 시스템의 고장 분석: 균일 제어 시스템은 일반적으로 액위와 유량이라는 두 가지 파라미터를 동시에 고려합니다. 균일한 조절을 통해 서로 모순되는 이 두 파라미터가 허용된 범위 내에서만 변동하도록 합니다. 즉, 두 파라미터는 조절 과정에서 점진적으로 변화해야 하며, 특정한 일정한 값에 고정되어서는 안 됩니다. 위와 같은 현상은 분명히 제어기 파라미터 설정 방법에 문제가 있기 때문입니다. 따라서 레벨 제어기와 유량 제어기의 파라미터를 다음과 같은 단계에 따라 설정해야 합니다: ① 먼저 레벨 제어기의 비율 값을 적절한 수준으로 조정한 다음, 유량 제어기의 비율 값을 점차 높여가면서 조절 과정을 관찰합니다. 이때 서서히 주기적인 감소 현상이 나타날 때까지 조절을 계속합니다. ②흐름 제어기의 비례도를 설정된 값으로 고정한 뒤, 액위 제어기의 비례도를 작은 값에서 큰 값으로 점차 조절하면서 곡선을 관찰·기록하여 더욱 완만한 주기적 감쇠 과정을 구한다. ③대상 상황에 따라 레벨 컨트롤러에 적절히 적분 작용을 추가하여, 간섭으로 인해 발생하는 잔차를 제거한다. ④조절 과정을 관찰하며 제어기 파라미터를 미세 조정하여, 액위와 유량이라는 두 파라미터 모두에서 더 느린 주기적 감쇠 과정이 나타날 때까지 진행합니다. 4. 제어 시스템 수리 사례 선정: 특정 합성암모니아 공장의 에너지 절약형 제어 시스템에서, 합성 가스를 자동으로 처리하는 제어 시스템이 자동 제어 모드로 전환된 직후 압력이 과도하게 상승한다는 경보가 발생했습니다. 이 시스템은 합성 시스템의 압력을 제어하는 PIC와 합성 가스의 성분을 제어하는 AIC로 구성된 선택적 제어 시스템입니다. http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718390217.jpg 그림 3: 합성가스 방출 자동 제어 시스템의 고장 분석: 이 시스템은 자동 제어 모드로 전환될 때, 성분 전송기 AT를 통해 순환되는 가스 내의 불활성 기체인 CH4와 Ar의 총량을 측정합니다. 그리고 AIC가 작동하여 합성 시스템 내의 불활성 기체 성분이 일정한 수준을 유지하도록 합니다. 이를 통해 합성가스의 손실을 최소화함으로써 에너지 절약 효과를 얻을 수 있습니다.합성 시스템의 압력이 정격값을 초과하면, 압력 제어기 PTC는 압력 변환기 PT에서 나오는 신호에 따라 출력을 점차 높여줍니다. 그리고 PIS 고선별기를 통해 AIC 제어기를 대체하여 압력을 일정하게 유지함으로써, 합성 시스템의 과압을 방지합니다. 시스템 압력이 높아지는 경보가 발생하면 즉시 현장에서 수동 휠을 이용해 조작해야 하며, 먼저 압력 변환기나 경보기 등에 이상이 없는지 확인한 후, 압력 제어기의 출력값이 성분 제어기의 출력값을 대체하고 있는지 추가로 점검해야 합니다.압력 제어기가 정상적으로 작동하고, 그 출력값이 정상적인 값에 도달했음에도 불구하고 고선별기를 통해 성분 제어기가 대체되지 않는다면 이는 고선별기의 고장으로 판단됩니다. 반면 압력 제어기 자체에 문제가 있다면, 즉시 해당 제어기를 수동 모드로 전환하여 출력값을 계속 높여 합성 시스템의 압력을 조절해야 합니다. 출처: http://bbs.hcbbs.com/?274320